本文结合国家自然科学基金项目“遥操纵6自由度液压并联机械手的力觉双向伺服控制”,对机器人视觉三维测量、空间定位、尺寸测量等重要技术进行理论和实验研究,设计了基于结构光的单CCD三维轮廓测量系统,通过对测试系统的标定,得到了被测物的畸变条纹和被测物的三维形貌的对应关系,并根据解析几何知识和实验硬件系统特性,提出了一种对旋转平台系统进行坐标校正的激光刀口斜率拟合校正法,并对几种不同材质的物体进行了三维重构,重构结果表明,该方法对于不同反射率的机械件的三维重构,均有良好效果;设计构建了基于双目立体视觉的空间定位系统,提出了一种将空间点位置与屏幕坐标相关联的数学模型,并依据灰度矩法,实现了激光光斑形心的精确定位,修正了光斑形状变化的影响,定位精度达到2%,稳定性高;设计了一种激光衍射法检测细丝直径的系统,提出了一套测量细微孔径尺寸的数据测量处理方法,将质心法应用于条状衍射斑处理,使细丝尺寸检测精度,摆脱了CCD像元尺寸的局限,达到了亚像素水平,实验表明,该方法具有很高的测量精度(小于1%),测试速度也很快,可以用于自动实时的在线测量,具有很好的实用价值和应用前景。